Tiểu luận vật liệu nano trong công nghiệp polymer

TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER GIỚI THIỆU Vật liệu vô cơ, hữu cấu trúc nano trở thành lĩnh vực quan tâm chuyên sâu cho nhà khoa học công nghiệp tính chất đa dạng ưu việt Gần đây, nhóm vật liệu dựa chất liệu polymer/nano tạo nên chiều hướng cho lĩnh vực Vật liệu nanocomposite ứng dụng rộng rãi ngành công nghệ cao vật liệu dẫn điện, vật liệu chống ăn mòn, dây phân tử, thiết bị cảm biến, cửa sổ thông minh, thiết bị điện hóa Ống cacbon nano ( carbon nanotube CNT) loại vật liệu nghiên cứu nhiều Là loại vật liệu linh hoạt, nhiều ứng dụng, tính chất phong phú – hấp thụ quang, phát xạ, học (Young modulus) Có khả ứng dụng nhiều lĩnh vực hóa học, vật lý, sinh học, vật liệu Carbon nanotube - CNT cấu trúc dạng chuỗi phân tử fullerene tìm thấy Tiến sĩ Sumio Iijima vào năm 1991 Trong phân tử C xếp với thành dạng hình cạnh ống có kích thước nhỏ Chúng có đường kính vòng từ vài Å đến 10nm chiều dài cỡ vài mm CNT đa lớp có dạng hình trụ gồm nhiều lớp graphane bọc xung quanh lõi CNT đơn lớp đầu trụ bọc bán cầu fullerene - Phun khí chứa carbon (CO, C2H4, C2H2…) qua lò nung 800-1200oC Khí phân giải phân tử carbon Những phân tử tụ lại bề mặt rắn phủ hạt kim loại Fe, Ni, Co với kích cỡ nano Tại hạt xúc tác kim loại này, phân tử carbon chồng lên tạo thành ống nano, đường kính hạt kim loại đường kính ống Sự tạo thành ống nano không phức tạp, tạo thành ống có đặc tính, cấu trúc, kích thước nhiều lần tổng hợp sau tinh chế để gạn lọc tạp chất, đòi hỏi điều kiện vận hành cách xác SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Quá trình hình thành carbon nanotube: (a) Các hạt xúc tác nano kim loại; (b) Nguyên tố carbon chồng lên phát triển thành ống, đồng thời nâng hạt kim loại lên; (c) Kết thúc hình thành Tính chất carbon nanotube - Tính chất học đặc tính điện CNT phụ thuộc vào cấu trúc hình học cấu trúc không gian CNT có hệ số module cao vật liệu nhẹ bền so với loại vật liệu trước - Tính chất học: Cho đến nay, người ta cho tính CNT thể tương đồng với graphite CNT có độ bền độ cứng cao Do tính chất liên kết C-C; graphite có module khoảng 1,06TPa; độ bền kéo khoảng 130Gpa; độ bền uốn khoảng 20Gpa Đối với CNT, tùy thuộc vào đường kính kiểu ống, module đàn hồi 1Tpa tương đương kim cương, độ bền kéo khoảng 200Gpa CNT có khả uốn gập cao liên kết cộng hóa trị C-C cấu trúc hình cạnh Tỷ lệ độ bền khối lượng lớn nhôm, thép titan đến vài trăm lần - Tính chất nhiệt: Do ống nano có khả dẫn photon tốt nên người ta cho CNT có tính dẫn nhiệt tốt, độ dẫn nhiệt khoảng 3000W/m.K theo hướng trục với thay đổi đường kính nhỏ SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER - Tính chất điện: Một graphene cuộn lại theo nhiều cách khác để tạo thành ống CNT đơn lớp, trình cuộn lại làm tính đối xứng hệ thống phẳng tạo phương riêng theo trục với cấu trúc mắt lưới lục giác Bởi vì các đặc tính riêng biệt của MWCNTs mà nhiều nghiên cứu đã khai thác những đặc tính ngạc nhiên đó để hội tụ nhiều ứng dụng kỹ thuật, là polymer nanocomposite, bộ phát xạ, các thiết bị điện nano, cảm biến hoá học và vật liệu sinh học Đối với nanocomposite polymer/MWCNT, việc thêm MWCNT vào sẽ làm thay đổi một cách rộng rãi các tính chất cơ, nhiệt, điện của polymer nền, điều đó sẽ làm kéo dài rõ rệt các miền ứng dụng của chúng Tuy nhiên, một vài báo cáo chỉ rằng các cải thiện về tính chất học của composite polymer/CNT bị giới hạn bởi sự phân chia pha giữa polymer nền và CNT Cho đến nay, sự phân phối đều của CNT polymer nền vẫn là vấn đề rất quan trọng Chế tạo nanocomposite từ carbon nanotube - Sự chức hóa (quá trình xử lý tạo nhóm chức bề mặt) biện pháp sử dụng để nâng cao phân tán môi trường hữu PC Gần đây, vài nghiên cứu đã dùng MWCNT chức hóa là độn gia cường bằng cách sử dụng các phương pháp khác quá trình hoà tan, quá trình nóng chảy phản ứng trùng hợp dạng in situ Chúng chứng tỏ rằng MWCNT xử lý được phân tách tốt và phân bố ngẫu nhiên polymer nền - Ví dụ, Coleman và các cộng sự đã sử dụng có hiệu quả CNTs làm chất độn để làm tăng đáng kể các tính chất và quang học của polymer Trong các nghiên cứu trước đó, composite polymer dẫn/MWCNT được chuẩn bị khá thành công cách sử dụng phản ứng trùng hợp oxi hóa theo kiểu in-situ Các hệ số dẫn điện nhiệt độ phòng của composite này đã tăng rộng nếu đem so với polymer dẫn không chứa MWCNT Nhưng cũng tương đối khó khăn để phân tán đồng nhất MWCNT với nền bằng phương pháp nóng chảy Potschke đã sử dụng loại PC/NT thương mại có sẵn làm nguyên liệu và thêm vào một lượng thích hợp polymer nguyên chất quá trình nóng chảy sau đó Những kết quả được đề nghị là CNT phân bố ngẫu nhiên SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER polymer nền Tính chất vật lý của các tấm nanocomposite PC/CNT đúc sẵn phụ thuốc đáng kể vào lượng CNT và khả phân bố của chúng Tuy nhiên, việc chế tạo mẻ PC/CNT và quá trình nóng chảy sau đó hiếm được đề cập đến các nghiên cứu sau này SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER NỘI DUNG ĐỀ TÀI Trong nghiên cứu này, mẫu PC/MWCNT được làm sẵn bằng cách trộn PC và axit carboxylic chứa MWCNT dung dịch tetrahydrofuran Sau đó PC được thêm vào mẻ PC/MWCNT với những lượng khác cách làm nóng chảy sau Cấu trúc, hình thái học và tính chất vật lý của nanocomposite PC/MWCNT được biểu thị đặc trưng bởi FESEM, HRTEM (TEM độ phân giải cao), phân tích nhiệt trọng lượng TGA và phân tích động lực DMA Chế tạo PC/MWCNT sử dụng phương pháp xử lý nóng chảy - Các tấm MWCNT tổng hợp từ quá trình lắng đọng pha (CVD) etylen (xúc tác Al2O3/Fe2O3, nhôm, hạt sắt) và PC với chỉ số nóng chảy MI là 12g/10phút (số liệu cung cấp bởi Phòng Thí nghiệm Nghiên cứu Hoá học & Vật liệu Hsinchu – Đài Loan) Đường kính MWCNT khoảng 40nm, độ tinh khiết đạt 90% sau được làm sạch Các chất axit nitric, THF, và cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) cũng được tinh chế mà không cần phải xử lý thêm Nhưng vấn đề là: MWCNT nhận sau xử lý cách sử dụng axit nitric (trong bể hoàn lưu 160oC với thời gian khác tương ứng) tạo tỷ lệ nhóm axit carboxylic (được biểu thị c-MWCNT) khác điểm khuyết tật - Để đảm bảo axit nitric tách hoàn toàn từ c-MWCNT, người ta dùng một lượng lớn nước cất để trung hoà c-MWCNT 48 giờ Nhằm tránh tương tác mạnh mẽ nhóm chức bề mặt c-MWCNTs suốt trình lọc, 10% khối lượng c-MWCNT trộn lẫn với chất hoạt động bề mặt CTAB dung dịch THF khuấy trộn siêu âm để tạo thành c-MWCNT phủ CTAB dung dịch Sau đó các mẫu c-MWCNT đã phủ CTAB được lọc và sấytrong máy sấy chân không ở 60oC để tách triệt để nước và axit nitric SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER CNT đa lớp Bể hoàn lưu axit nitric c-MWCNT Dung môi CTAB Máy trộn siêu âm Sấy tách nước, axit c-MWCNT phủ CTAB Dung dịch THF Polycarbonate c-MWCNT tinh khiết Polycarbonate dd THF c-MWCNT phủ CTAB/THF Dung dịch THF Máy trộn siêu âm Hỗn hợp đồng Dung dịch metanol Kết tủa PC/MWCNT dạng bột (10% CNT) Lọc, rửa nhiều lần Chế tạo nanocomposite Hạt Polycarbonate - Các mẫu PC/MWCNT sử dụng những lượng khác c-MWCNT phủ CTAB và PC hoà tan THF bởi quá trình 3h hay 1h tương ứng Sau đó dung dịch THF/PC và THF/c-MWCNT phủ CTAB được trộn siêu âm 60 phút Cuối cùng, dung dịch methanolđược đổ từ từ vào để kết tủa hỗn hợp PC/MWCNT SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER - Phần kết tủa PC/MWCNT lọc rửa nhiều lần nước cất methanol Phần bột với 10% khối lượng MWCNT sấy chân không 60 oC 12h Các phần 2, 5, 7% khối lượng PC/MWCNT đưa vào trình nóng chảy trực tiếp với viên PC máy trộn Haake hoạt động 260 oC 60 rpm 10 phút Phân tích cấu trúc hình thái - Phổ Raman sử dụng để mô tả cấu trúc MWCNT, c-MWCNT, c-MWCNT phủ CTAB Phổ Raman thực hệ thống Yvon TRIAX 550 Jobin – sử dụng laser He-Ne điều chỉnh 632,8 nm với detector CCD Phổ trình bày trung bình phổ đo vùng khác phạm vi toàn mẫu Sử dụng phương pháp FESEM – Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HRTEM – Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao để mô tả đặc trưng hình thái học nanocomposite chế tạo FESEM sử dụng công cụ phát xạ trường JSM-6700F JEOL thực 3kV HRTEM ghi lại máy Hitachi HF-2000 200kV - Tính ổn định nhiệt mẫu nhận sử dụng máy phân tích nhiệt trọng lượng TGA Test thực từ nhiệt độ phòng đến 800 oC với tốc độ quét 10oC/phút Chế tạo mẫu composite (từ PC PC/MWCNT) hình chữ nhật có kích thước 18x10x2mm - Các thí nghiệm thực phạm vi nhiệt độ 40-200 oC với tốc độ gia nhiệt 2oC/phút tần số không đổi 1Hz Các hiệu chỉnh vềđộ bền, khối lượng, vị trí định hướng, nhiệt độ thực theo phương pháp PerkinElmer Để xác định độ dẫn điện, mẫu nhựa PC nguyên chất, PC/MWCNT dạng masterbatch, nanocomposite PC/MWCNT ép thành viên áp lực 20MPa Độ dẫn nhiệt độ phòng (sử dụng tiêu chuẩn Van Der Pauw) đo detector dòng SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER chiều Mỗi liệu hiển thị giá trị trung bình phép đo từ ba mẫu lỗi thực nghiệm sử dụng độ lệch chuẩn liệu thu Kết thảo luận Hình cho thấy phổ Raman MWCNT, c-MWCNT, c-MWCNT phủ CTAB Cả hai phổ đồ MWCNT c-MWCNTvới mẫu phân tích, cho thấy việc biến tính bề mặt dung dịch axit nitric bể hồi lưu 160 oC không ảnh hưởng đến cấu trúc MWCNT Hình Phổ Raman (a) MWCNT, (b) c-MWCNT, (c) c-MWCNT phủ CTAB Các peak Raman đặc trưng 1355cm-1là D-band (phổ điện từ tần số 110÷170GHz) 1580cm-1G-band (phổ điện từ tần số 4÷6MHz) tương ứng với carbon lai hóa sp3, sp2và trạng thái xếp bề mặt MWCNT Tỷ lệ cường độ G D (IG/ID) MWCNT 0,88 c-MWCNT 0,65 Những kết chức hóa axit nitric làm tăng mức độbất ổn định Phổ Raman c-MWCNT phủ CTAB có peak đặc trưng khác so với c-MWCNT, cho thấyCTAB phủ thành công bề mặt c-MWCNT Phân tích TGA(Hình 2) tiến hành để xác định tính ổn định nhiệt MWCNT, c-MWCNT c-MWCNT phủ CTAB Từ phổ đồ cho thấy, khối lượng SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER giảm MWCNT chủ yếu carbon vô định hình Đối với c-MWCNT khối lượng giảm phân hủy hữu cho nhóm axit cacboxylic sau biến tính bề mặt theo đề nghị báo cáo trước Hình Giản đồ TGA (a) MWCNT, (b) c-MWCNT, c-MWCNT phủ CTAB Sau đó, giảm nhiều c-MWCNT phủ CTABquan sát khoảng nhiệt độ 200 ÷ 250oC, có thểdo phân hủy nhiệt cation CTAB hình thành bề mặt c-MWCNT Cả hai liệu phổ Raman TGA chất hoạt động bề mặt cation phủ thành công bề mặt c-MWCNT PC/MWCNT dạng masterbatch chế tạo sử dụng lượng khác c-MWCNT phủ CTAB PC dung dịch THF Hình cho thấy ảnh HRTEM masterbatch PC/MWCNT Từ hình có thểthấy rõ ràng hình thái dạng ống đại diện cho c-MWCNT PC tách phân bố ngẫu nhiên Điều cho thấy hiệu từ phương pháp trộn dung dịch tác động siêu âm SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình Ảnh HRTEM PC/MWCNT dạng master batch Hình liệu FESEM nanocomposite với 2%, 5% 7% khối lượng PC/MWCNTvà viên nhựa PC Rõ ràng cấu trúc hình ống MWCNT phân bố ngẫu nhiên PC Hình Ảnh FESEM nanocomposite (a) 2% khối lượng PC/MWCNT, (b) 5% PC/MWCNT, (c) 7% PC/MWCNT Quan sát ảnh HRTEM nanocomposite PC/MWCNT hình cho thấy phân bố đồng MWCNT composite SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 10 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình Ảnh hiển vi HRTEM mẫu (a) 2% khối lượng, mẫu (b) 5% khối lượng mẫu (c) 7% PC/MWCNT nanocomposite Phân tích TGA sử dụng để xác định phân hủy nhiệt PC vàcomposite PC/MWCNT Hình cho thấy đường cong TGA PC nanocomposite với tốc độ gia nhiệt 10oC/phút Trong hình 6b, nhiệt độ bắt đầu phân hủy (T onset) xác định cách ngoại suy từ đường cong phân hủy lớn so với khối lượng ban đầu củapolymer Nhiệt độ T onsetcủa PC nanocompositePC/MWCNT tóm tắt bảng Tonset PC 488oC tăng lên 495, 497, 498oC thương ứng với 2, 5, 7% khối lượng PC/MWCNT Từ kết thực nghiệm, thấy diện MWCNT PCtạo tính ổn định nhiệt tốt hơn, theo phổ đồ, suy thoái bắt đầu thể đổi rõ ràng với nhiệt độ cao SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 11 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình A: Giản đồ TGA (a) PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites B: Ảnh khuếch đại TGA từ 44oC đến 54oC cho (a) PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites Hình cho thấy module đàn hồi động nhựa PC nguyên chất nanoconpositse PC/MWCNT nhiệt độ từ 40-180 oC Các liệu module liệt kê Bảng Bảng Giá trị nhiệt độ bắt đầu phân hủy (T onset), module đàn hồi động (G'), độ dẫn điện PC vật liệu nanocomposite PC/MWCNT Mẫu Tonset (⁰C) G' (MPa) 40⁰C 160⁰C Độ dẫn điện (S/cm) Nền PC 488 384 6.36 1.10-13 2% klg PC/MWCNT 495 420 108 1,9.10-8 5% klg PC/MWCNT 497 551 145 1,8.10-6 7% klg PC/MWCNT 498 702 210 2,5.10-5 SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 12 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Rõ ràng, module PC bắt đầu giảm vào khoảng 150 oC, có lẽ kết từ nhiệt độ Tg PC Trong đó, Tgcủa nanocompositethấp so với PC tinh khiết, dosự diện cation CTAB phủ bề mặt MWCNT tạo giảmTg (hình 8) Tại 40oC, moduleđàn hồi PC 3,48.108 Pa, giảm với gia tăng nhiệt độ, 160oC giảm xuống 6,36.106 Pa Điều cho không đủ nhiệt lượng để vượt qua hàng rào cho chuyển động quay chuyển động chuyển tiếp đoạn phân tử polymer vùng thủy tinh, nhiệt độ vượt Tg, lượng nhiệt so sánh vớirào cản cho chuyển động Đối với nanocompositePC/MWCNT, tăng đáng kể G’ thấy phạm vi nhiệt độ thấp hơn, có nghĩa việc thử nghiệm đua MWCNT vào nềnPC có ảnh hưởng lớn đến tính chất đàn hồi Dưới T g, tăng cường G’của nanocomposite so sánh với PC nguyên chất 20,7%, 58,3%, 102% tương ứng với 2, 5, 7% khối lượng masterbatch PC/MWCNT nanocomposite Hình Module đàn hồi động (G') (a) PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, (d) 7% khối lượng PC/MWCNT Những kết ảnh hưởng vật liệu gia cường nanocomposite có mặt MWCNT ảnh hưởng tương hỗ xảy c-MWCNT phủ CTAB PC tạo vùng phân chia pha hình khuyên polymer bao bọc cố định xung quanh MWCNT Điều cần thiết để tăng SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 13 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER lên đáng kểmodule đàn hồicủa nanocomposite nhiệt độ T g với việc đưa MWCNT vào PC - Trên nhiệt độ hóa thủy tinh (T g), module đàn hồi PC tinh khiết giảm khoảng bậc độ lớn, module đàn hồi nanocomposite khoảng 20-30% độ lớn so với số liệu nhiệt độ T g Do đó, vật liệu nanocomposite PC/MWCNT cải thiện độ lớn module đàn hồi cao bậc so với PC MWCNT Những kết cho thấy có mặt MWCNT PC /MWCNT giới hạn làm chậm chuỗi chuyển động PC bề mặt tiếp xúc Sự phân bố đồng MWCNT cỡ nano kết luận mudule đàn hồi vật liệu nanocomposite PC/MWCNT tăng lên Hình minh họa giá trị tan ᵟ nannocomposite PC/MWCNT Peak vị trí 152⁰C PC tinh khiết hình dạng peak PC/MWCNT thay đổi rõ nét vùng nhiệt độ thấp với cường độ bé peak rộng so với mẫu PC tinh khiết Sự giảm giá trị tanδ nanocomposites chế tạo sẵn có mặt cation bề mặt CTAB phủ lên bề mặt MWCNT Các hình dạng peak rộng nanocomposite chuỗi chuyển động nanocomposite PC/MWCNT bị kìm hãm PC bao bọc bên MWCNT Hình Giá trị tan δ (a) PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 14 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Độ dẫn điện PC, PC/MWCNT dạng masterbatch nanocomposites PC/MWCNT đo tiêu chuẩn Van Der Pauw với phương pháp thăm dò bước [30] Độ dẫn điện PC nhiệt độ phòng 10 -13 S/cm Khi bổ sung 2% khối lượng MWCNT vào PC, độ dẫn điện nhiệt độ phòng tăng đáng kể từ 10 -13 S/cm lên 2.10-8 S/cm Với sự tăng hàm lượng MWCNT, giá trị độ dẫn nhiệt độ phòng tăng dần từ 1,9.10 -8 S/cm cho 2% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites đến 1,8.10-6 S/cm cho 5% khối lượng nanocomposites PC/MWCNT Khi tăng thêm hàm lượng MWCNT , độ dẫn điện nhiệt độ phòng tiến gần đến độ dẫn điện PC/MWCNT dạng master patch (4,9*10 -5 S/cm) Các giá trị cụ thể độ dẫn điện PC nanocomposite PC/MWCNT tóm tắt bảng Tuy nhiên, độ dẫn nanocomposite đúc sẵn với hàm lượng MWCNT thấp nhiệt độ phòng có cường độ cao bậc so với PC mà không chứa MWCNT Kết có mặt MWCNTs với tỉ lệ lớn vùng bề mặt , vùng dẫn điện nằm vùng PC cách điện tăng độ dẫn tăng hàm lượng MWCNT SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 15 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER KẾT LUẬN Theo nghiên cứu này, nanocomposite PC/MWCNT chế tạo thành công cách trộn master batch PC/MWCNT hạt nhỏ PC thông qua trình nóng chảy Các ảnh chụp hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao HRTEM nanocomposite cho thấy MWCNT phân tách phân bố đồng PC Các module đàn hồi nanocomposite PC/MWCNT chế tạo sẵn nhận thấy tăng đáng kể so với PC tinh khiết Những kết tác động gia cường nanocomposite PC/MWCNT cao có mặt MWCNT tương tác tốt MWCNT PC Độ dẫn điện nanocomposite PC/MWCNT với hàm lượng 2% 5% khối lượng cao bốn bảy bậc độ lớn so với PC mà không chứa MWCNT tương ứng Đó độ dẫn điện MWCNT xen vùng trung gian PC cách điện , tăng độ dẫn điện tăng hàm lượng MWCNT SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 16 Lớp 12H4LT [...]... TRANG 13 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER lên đáng kểmodule đàn hồicủa nanocomposite trên nhiệt độ T g với việc đưa MWCNT vào nền PC - Trên nhiệt độ hóa thủy tinh (T g), module đàn hồi của nền PC tinh khiết giảm khoảng 2 bậc về độ lớn, nhưng module đàn hồi của nanocomposite vẫn còn khoảng 20-30% độ lớn so với những số liệu ở nhiệt độ dưới T g Do đó, vật liệu nanocomposite PC/MWCNT... Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER KẾT LUẬN Theo nghiên cứu này, nanocomposite PC/MWCNT đã được chế tạo thành công bằng cách trộn master batch PC/MWCNT và các hạt nhỏ PC thông qua quá trình nóng chảy Các ảnh chụp hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao HRTEM của nanocomposite cho thấy MWCNT được phân tách và phân bố đồng đều trong nền PC Các module đàn hồi của nanocomposite...TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình 5 Ảnh hiển vi HRTEM của mẫu (a) 2% khối lượng, mẫu (b) 5% khối lượng và mẫu (c) 7% PC/MWCNT trong nanocomposite Phân tích TGA sử dụng để xác định sự phân hủy nhiệt của PC vàcomposite PC/MWCNT Hình 6 cho thấy đường cong TGA của PC và nanocomposite với tốc độ gia nhiệt 10oC/phút Trong hình 6b, nhiệt độ bắt đầu phân... NHÂN TRANG 11 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình 6 A: Giản đồ TGA của (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites B: Ảnh khuếch đại TGA từ 44oC đến 54oC cho (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites Hình 7 cho... 1,9.10-8 5% klg PC/MWCNT 497 551 145 1,8.10-6 7% klg PC/MWCNT 498 702 210 2,5.10-5 SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 12 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Rõ ràng, module của PC bắt đầu giảm vào khoảng 150 oC, có lẽ là kết quả từ nhiệt độ Tg của PC Trong khi đó, Tgcủa nanocompositethấp hơn so với nền PC tinh khiết, có thể dosự hiện diện của cation CTAB phủ trên bề mặt MWCNT tạo ra sự giảmTg... khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT nanocomposites SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 14 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Độ dẫn điện của nền PC, PC/MWCNT dạng masterbatch và nanocomposites PC/MWCNT được đo bằng tiêu chuẩn Van Der Pauw với phương pháp thăm dò 4 bước [30] Độ dẫn điện của nền PC ở nhiệt độ phòng là 10 -13 S/cm... PC/MWCNT trong nanocomposite Hình 7 Module đàn hồi động (G') của (a) nền PC tinh khiết, (b) 2% khối lượng PC/MWCNT, (c) 5% khối lượng PC/MWCNT, và (d) 7% khối lượng PC/MWCNT Những kết quả này chỉ ra rằng các ảnh hưởng của vật liệu gia cường trong nanocomposite bởi sự có mặt của MWCNT và sự ảnh hưởng tương hỗ có thể xảy ra giữa c-MWCNT phủ CTAB và PC tạo ra vùng phân chia pha hình khuyên của polymer. .. sự có mặt của MWCNT trong PC /MWCNT có thể giới hạn và làm chậm từng chuỗi chuyển động của PC trên bề mặt tiếp xúc Sự phân bố đồng đều của MWCNT trên cỡ nano có thể kết luận mudule đàn hồi của vật liệu nanocomposite PC/MWCNT tăng lên Hình 8 minh họa giá trị tan ᵟ của nannocomposite PC/MWCNT Peak tại vị trí 152⁰C của nền PC tinh khiết và hình dạng peak của PC/MWCNT thay đổi rõ nét trong vùng nhiệt độ... khối lượng PC/MWCNT nanocomposites Hình 7 cho thấy module đàn hồi động của nhựa PC nguyên chất và nanoconpositse PC/MWCNT ở nhiệt độ từ 40-180 oC Các dữ liệu module được liệt kê trong Bảng 1 Bảng 1 Giá trị nhiệt độ bắt đầu phân hủy (T onset), module đàn hồi động (G'), và độ dẫn điện của nền PC và vật liệu nanocomposite PC/MWCNT Mẫu Tonset (⁰C) G' (MPa) 40⁰C 160⁰C Độ dẫn điện (S/cm) Nền PC 488 384 6.36... tiếp của các đoạn phân tử polymer trong vùng thủy tinh, khi nhiệt độ vượt Tg, năng lượng nhiệt có thể so sánh được vớirào cản thế năng cho các chuyển động đó Đối với nanocompositePC/MWCNT, sự tăng đáng kể G’ có thể thấy được trong phạm vi nhiệt độ thấp hơn, có nghĩa là việc thử nghiệm đua MWCNT vào nềnPC có ảnh hưởng lớn đến tính chất đàn hồi của nền Dưới T g, tăng cường G’của nanocomposite khi so sánh ... LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG 15 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER KẾT LUẬN Theo nghiên cứu này, nanocomposite PC/MWCNT chế tạo thành công cách trộn master batch PC/MWCNT hạt... âm SVTH: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN TRANG Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Hình Ảnh HRTEM PC/MWCNT dạng master batch Hình liệu FESEM nanocomposite với 2%, 5% 7% khối lượng PC/MWCNTvà... NHÂN TRANG 12 Lớp 12H4LT TIỂU LUẬN: VẬT LIỆU NANO TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER Rõ ràng, module PC bắt đầu giảm vào khoảng 150 oC, có lẽ kết từ nhiệt độ Tg PC Trong đó, Tgcủa nanocompositethấp so với